Fundamentos de la Exploración Minera y Geológica: Conceptos Clave y Yacimientos Chilenos

Conceptos Fundamentales en Geología y Minería

Definiciones Clave

• Mineral: Sólido inorgánico de origen natural, homogéneo, con estructura interna ordenada, composición química definida y estructura cristalina.
• Roca: Sólido compacto, inorgánico, formado por la asociación de una o más especies mineralógicas.
• Ley: Cantidad expresada en peso del o los elementos químicos que caracterizan a un yacimiento.
• Yacimiento Geológico: Concentración estadísticamente anormal de uno o más elementos químicos o una o más especies mineralógicas en la corteza.

Criterios y Etapas de la Exploración Minera

Criterios para una Exploración Exitosa (Preguntas 7 y 34)

H4: Requisitos y Pasos Secuenciales

• La exploración se debe realizar en base a un modelo de yacimiento que se busca.
• La exploración debe ser en pasos secuenciales y bien definidos (exploración geológica, exploración geoquímica, exploración geofísica, sondajes exploratorios).
• Realizar una inversión sistemática anual durante por lo menos 10 años (alrededor de 2 millones de dólares anuales).

Limitaciones y Métodos de Exploración

H4: Limitaciones de la Exploración Geoquímica (Q8)

No se puede utilizar en yacimientos donde no exista una variación considerable de los elementos que lo caracterizan en relación con la roca circundante (entorno). No se puede utilizar en yacimientos de Fe y Al.

H4: Etapas en la Exploración de un Yacimiento de Fe (Q20)

1. Exploración Geológica.
2. Exploración Geofísica (método magnético, método gravimétrico).
3. Sondajes de Exploración.

Ejemplo: Los Colorados (III Región).

Aspectos Legales y Económicos en Minería

Aspectos Clave de un Contrato de Opción de Compra (Q9)

• Precio de venta del yacimiento.
• Monto a pagar por la opción de compra.
• Tiempo de duración de la opción de compra (generalmente 2 periodos: el primero de un año y el segundo de 6 meses).
• Posibilidad de prorrogar por un precio.
• Forma de pago.
• Obligatoriedad de entregar toda la información por parte del dueño.

Objetivos de las Etapas del Proyecto Minero

H4: Objetivos de la Etapa de Desarrollo (Q12)

Construir todas las obras de ingeniería necesarias para llevar a cabo el negocio y vender producto de planta piloto.

H4: Objetivos de la Etapa de Explotación (Q23)

• Objetivo Primario: Extraer de forma sistemática y racional la mena de un yacimiento.
• Objetivo Secundario: Verificar la evaluación físico-geológica y técnico-económica mediante sondajes en sectores, con el fin de abastecer a planta con lo planificado.

H4: Objetivos de la Manufacturación (Q16)

Obtener un producto de valor agregado de un elemento puro con diferentes propiedades físicas. Variables utilizadas: presión, temperatura y tiempo.

H4: Factores que Determinan el Precio de una Mena de Fe (Q26)

• Ley: Alta ley (> 50 %), baja ley (20 % – 50 %).
• Impurezas: P, S, álcalis.
• Tamaño: ½ pulgada.

H4: Variables para la Toma de Decisiones de Inversión Minera

Disponibilidad de dinero, monto de la inversión, rentabilidad, riesgo, mercado, tecnología, amortización de capital.

Geología Estructural y Yacimientos Chilenos

Fallas Geológicas y Concentración Mineral

H4: Importancia Minera de la Falla de Domeyko (Q11)

Ubicada entre la I y III Región, alberga la mayoría de los yacimientos de Cu. Es la zona de mayor explotación de pórfidos cupríferos.

H4: Tipos de Yacimientos Asociados a la Falla de Atacama (Q35)

Yacimientos de: Fe, Mn, IOCG, estratoligados volcanogénicos, epitermales y mesotermales de Au, Ag, pórfidos cupríferos.

H4: Ubicación de Yacimientos de Mn y Estratoligados en Chile (Q13)

Se ubican en la Falla de Atacama. Ejemplos de estratoligados: Mantos Blancos, El Soldado.

Yacimientos Específicos

H4: Yacimientos Tipo IOCG (Iron Oxide Copper Gold) (Q22)

Yacimientos de óxidos de Fe, Cu, Au (Co, U, REE). Ejemplos en Chile: Candelaria (III Región), Manto Verde (III Región).

H4: Factores de Altas Leyes de Cobre Secundario en Pórfidos Cupríferos Chilenos (Q31)

• Clima árido.
• Aguas subterráneas profundas y estables.
• Baja erosión.
• Nivel del mar (nivel freático).
• Permeabilidad.
• Movimientos epeirogénicos.
• Lluvias esporádicas.

H4: Yacimientos Mineros Chilenos y Productos (Ejemplos)

• La Coipa: Au (III Región)
• Candelaria: Cu (III Región)
• Collahuasi: Cu (I Región)
• Los Colorados: Fe (III Región)
• El Abra: Cu (II Región)
• Andacollo: Cu (IV Región)
• El Soldado: Cu (V Región)

Métodos Geofísicos y Sondajes

Métodos Geofísicos

H4: Fundamento y Aplicaciones del Método Sísmico (Q6)

Se basa en medir la velocidad de propagación de la onda de choque (explosión) en la corteza, y está en función de la superficie de contacto de litologías, estructuras y densidad de la roca. Aplicaciones: mediciones para controlar la estabilidad de taludes.

H4: Fundamento y Aplicación del Método Magnético (Q33)

Se basa en detectar la presencia de magnetismo natural dentro de la corteza terrestre. Aplicación: exploración de yacimientos de Fe, IOCG y en la primera etapa de exploración de hidrocarburos.

H4: Fundamento y Aplicaciones del Método Gravimétrico

Se utiliza para determinar la gravedad específica de los elementos de un yacimiento. Permite encontrar yacimientos de Fe e IOCG. También es utilizada en el estudio de suelos.

Sondajes Exploratorios

H4: Objetivos de los Sondajes Exploratorios (Q17)

• Determinar la profundidad de emplazamiento.
• Establecer los parámetros que caracterizan al yacimiento.
• Estimar la vida del proyecto.

H4: Tipos de Registros de un Sondaje (Q30)

• Registro de testigo (guardado en caja de aluminio o madera).
• Registro fotográfico de la caja de testigo.
• Registro escrito (llamado Log).
• Registro computacional.

Recursos No Convencionales: Hidrocarburos y Shale Gas

Formación de Hidrocarburos en la Naturaleza (5 Etapas)

1. Debe existir una cuenca sedimentaria.
2. Se depositan sedimentos permeables en conjunto con material orgánico.
3. Se depositan rocas impermeables que confinan.
4. Se produce litificación (presión y temperatura) y diagénesis, que transforma la materia orgánica en hidrocarburos.
5. Deformación: trampa estructural que confina y compacta hidrocarburos.

Exploración de Recursos de Hidrocarburos (Q15)

Etapas: Exploración geológica, exploración geofísica, exploración sísmica.

Método Sísmico (más utilizado): Se realiza una malla y en los diferentes puntos se hace detonar una descarga explosiva. Instalando geófonos, se logra determinar la velocidad de propagación y la profundidad de reflexión.

Shale Gas (Gas de Esquisto)

H4: Definición

Son recursos de hidrocarburos (petróleo y gas) que se encuentran albergados en rocas impermeables como lutitas y pizarras.

H4: Posibilidades de Encontrarlos en Chile (Q21.3)

Sí, en la Región de Magallanes, ya que hay presencia de rocas sedimentarias.

H4: Método de Explotación y Riesgos (Fracking) (Q21.4)

Método: Es el fracking, el cual consiste en perforar una caja de roca sedimentaria no permeable, donde horizontalmente se introduce agua con químicos a presión para fragmentar la roca, lográndose así una capa permeable artificial.

Riesgos (Q21.2 y Q21.4):

• Contaminación de las napas subterráneas.
• Sismos en la zona de explotación (debido a la fragmentación de la roca).
• Uso de químicos contaminantes.
• Los compuestos químicos son combustibles y volátiles.

Propiedades Físicas y Geometría del Yacimiento

Geometría del Yacimiento

• Profundidad de Emplazamiento: Profundidad a la que se encuentra el yacimiento respecto a la superficie. Determina la cantidad de presión litostática que existe.
• Forma y Dimensiones: Determina el volumen y tonelaje contenido en el yacimiento, además del método de explotación a utilizar.

Textura y Energía

H4: Importancia de la Textura de una Roca o Mena

1. Es la principal variable que controla el comportamiento físico-mecánico de las rocas.
2. Es parte del modelo del yacimiento.
3. Controla la energía libre de Gibbs residual interfacial de una roca.
4. Condiciona el proceso de chancado y molienda para el proceso de reducción.

H4: Variables que Controlan el Fracturamiento de la Roca

Presión, Temperatura, Tiempo y Energía Libre.

H4: Conceptos de Energía Libre de Gibbs

• Energía Libre de Gibbs Residual Superficial: Es la energía que se dispone en la superficie del cristal e impide que se vaya a la solución en la interfaz sólido-líquido. Se utiliza para la flotación.
• Energía Libre de Gibbs Residual Interfacial: Mantiene unidos los minerales a la roca. Está en relación directa con la superficie de contacto; a mayor superficie de contacto, mayor es la energía libre de Gibbs residual interfacial.

H4: Dispersión Primaria

Redistribución de los elementos característicos del yacimiento en rocas circundantes. Se produce al mismo tiempo y por los mismos procesos de la formación del yacimiento.